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1、实验四：进程的管道通信1. 实验目的1) 加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。2) 学习进程创建的过程，进一步认识进程并发执行的实质。3) 分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法。4) 学习解决进程同步的方法。5) 掌握Linux系统中进程间通过管道通信的具体实现。2. 实验内容使用系统调用pipe()建立一条管道，系统调用fork()分别创建两个子进程，它们分别向管道写一句话，如： Child process1 is sending a message! Child process2 is sending a message!父进程分别从管道读出来自两个子进程的信息，显示在屏
2、幕上。3.实验要求这是一个设计型实验，要求自行、独立编制程序。两个子进程要并发执行。实现管道的互斥使用。当一个子进程正在对管道进行写操作时，另一个欲写入管道的子进程必须等待。 使用系统调用lockf(fd1,1,0)实现对管道的加锁操作，用lockf(fd1,0,0)解除对管道的锁定。实现父子进程的同步，当父进程试图从一空管道中读取数据时，便进入等待状态，直到子进程将数据写入管道返回后，才将其唤醒。fork() 用于创一个子进程。格式：int fork();返回值：在子进程中返回0；在父进程中返回所创建的子进程的ID值；当返回-1时，创建失败。wait() 常用来控制父进程与子进程的同步。在父
3、进程中调用wait()，则父进程被阻塞，进入等待队列，等待子进程结束。当子进程结束时，父进程从wait()返回继续执行原来的程序。返回值：大于0时，为子进程的ID值；等于-1时，调用失败。exit() 是进程结束时最常调用的。格式：void exit( int status); 其中，status为进程结束状态。 pipe() 用于创建一个管道 格式：pipe(int fd);其中fd是一个由两个数组元素fd0和fd1组成的整型数组，fd0是管道的读端口，用于从管道读出数据,fd1是管道的写端口，用于向管道写入数据。返回值：0 调用成功；-1 调用失败。sleep() 使调用进程睡眠若干时间，
4、之后唤醒。格式：sleep(int t);其中t为睡眠时间。lockf() 用于对互斥资源加锁和解锁。在本实验中该调用的格式为：lockf(fd1,1,0)；/* 表示对管道的写入端口加锁。lockf(fd1,0,0)；/* 表示对管道的写入端口解锁。write(fd1,String,Length) 将字符串String的内容写入管道的写入口。 read(fd0,String,Length) 从管道的读入口读出信息放入字符串String中。4.程序流程图注：由于操作系统进程调度算法的缘故，各子进程被操作系统调用执行的先后顺序并不一定是按照创建顺序，因此如果直接创建子进程向管道内写数据并通过主进
5、程读出打印到屏幕的话，可能输出顺序不是1,2,3。为了解决此问题，在子进程向管道内写数据前，先令其睡眠一段时间，sleep(ni), 其中ni随着i的增大而增大，这样可以保证管道中数据的写入顺序一定是先创建的进程先写入，保证最后打印输出的顺序是1,2,3。主流程图：子进程的操作流程图：5.数据结构及说明本程序没有什么特别的数据结构。int pid1,pid2,pid3;/子进程号int fd2;/管道端口，fd0是读端口，fd1是写端口char inpipe100;/读入缓冲，存储从管道中读入的数据char outpipe100;/输出缓冲，存储准备向管道输出的数据6.源程序。#include
6、 #include #include #include #include #include using namespace std;int pid1,pid2,pid3;void process()int fd2;char inpipe100;char outpipe100;pipe(fd);pid1=fork();/Create child process1if(pid1=-1)/create failedcoutFork Failure!endl;else if(pid1=0)/child process1 is runningsprintf(outpipe,Child process 1
7、 is sending message!);lockf(fd1,1,0);write(fd1,outpipe,100);/cp1 write message in pipesleep(2);lockf(fd1,0,0);exit(0);else pid2=fork();/Create child process2 if(pid2=-1)/create failed coutFork Failure!endl; else if(pid2=0)/child process2 is running sleep(1); sprintf(outpipe,Child process 2 is sendin
8、g message!); lockf(fd1,1,0); write(fd1,outpipe,100);/cp2 write message in pipe sleep(1); lockf(fd1,0,0); exit(0); else pid3=fork();/create child process3 if(pid3=-1)/failed coutFork Failure!endl; else if(pid3=0)/cp3 is running sleep(2); sprintf(outpipe,Child process 3 is sending message!); lockf(fd1
9、,1,0); write(fd1,outpipe,100);/cp3 write in pipe sleep(1); lockf(fd1,0,0); exit(0); else/main process is running, read message from pipe wait(0); read(fd0,inpipe,100); coutinpipeendl; wait(0); read(fd0,inpipe,100); coutinpipeendl; wait(0); read(fd0,inpipe,100); coutinpipeendl; int main()process();return 0;7.运行结果8.程序使用说明。在Linux环境下编译执行即可看到输出结果。5教育专业b
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